Wir alle haben uns schon mal die großen Fragen gestellt: „Wie groß ist das Universum?“ oder „Wie und wann haben sich Galaxien gebildet?“ Astronomen nehmen diese Fragen sehr ernst und verwenden fantastische Instrumente, die die Grenzen der Technologie erweitern, um sie zu beantworten. Professor Nobunari Kashikawa von der Abteilung für Astronomie an der Universität Tokio wird von seiner Neugier auf Galaxien angetrieben. Insbesondere suchte er nach der am weitesten entfernten Galaxie, die wir beobachten können, um herauszufinden, wie und wann sie entstanden ist.
„Aus früheren Studien geht hervor, dass die Galaxie GN-z11 die am weitesten von uns entfernte nachweisbare Galaxie zu sein scheint, mit 13,4 Milliarden Lichtjahren oder 134 Nicht-Milliarden Kilometern (das ist 134 gefolgt von 30 Nullen)“, so Kashikawa. „
Kashikawa und sein Team haben die so genannte Rotverschiebung von GN-z11 gemessen, d. h. die Art und Weise, wie sich das Licht ausdehnt und röter wird, je weiter es sich entfernt. Bestimmte chemische Signaturen, so genannte Emissionslinien, prägen deutliche Muster in das Licht von weit entfernten Objekten ein. Durch die Messung der Ausdehnung dieser verräterischen Signaturen können die Astronomen ableiten, wie weit das Licht gereist sein muss, und so die Entfernung von der Zielgalaxie verraten.
„Wir haben speziell das ultraviolette Licht untersucht, da dies der Bereich des elektromagnetischen Spektrums ist, von dem wir erwarteten, die rotverschobenen chemischen Signaturen zu finden“, sagte Kashikawa. „Das Hubble-Weltraumteleskop hat die Signatur mehrfach im Spektrum von GN-z11 entdeckt. Allerdings kann selbst Hubble die ultravioletten Emissionslinien nicht in dem Maße auflösen, wie wir es brauchten. Also wandten wir uns an einen moderneren bodengebundenen Spektrographen, ein Instrument zur Messung von Emissionslinien namens MOSFIRE, das am Keck I-Teleskop auf Hawaii montiert ist.“
Das MOSFIRE hat die Emissionslinien von GN-z11 detailliert erfasst, was dem Team eine viel bessere Abschätzung seiner Entfernung ermöglichte, als es mit früheren Daten möglich war. Bei Entfernungen dieser Größenordnung ist es nicht sinnvoll, unsere gewohnten Einheiten von Kilometern oder sogar Vielfachen davon zu verwenden. Stattdessen verwenden die Astronomen einen Wert, der als Rotverschiebungszahl bekannt ist und mit z bezeichnet wird. Kashikawa und sein Team verbesserten die Genauigkeit des z-Wertes der Galaxie um den Faktor 100. Wenn spätere Beobachtungen dies bestätigen, können die Astronomen mit Sicherheit sagen, dass GN-z11 die am weitesten entfernte Galaxie ist, die jemals im Universum entdeckt wurde.